摘要：太浦河泵站為特低揚程、大流量的泵站，電機和水泵採用齒輪減速箱傳動方式。通過技術 分析 ，確定了齒輪減速箱潤滑油系統的方式，對系統最重要的稀油站設備提出明確的技術要求。
關鍵詞：齒輪減速箱 潤滑油系統 稀油站
1泵組特點
太浦河泵站的設計凈揚程1.39m，單泵設計流量50m3/s，裝有6台套斜15°軸伸式水泵，葉輪直徑4.1m，轉速73r/min，異步電機功率1600kW。該水泵具有揚程特低、單泵流量大、葉輪直徑大、轉速低的特點，水泵流道從進口到出口有二個小轉彎，水泵軸線與水平面呈15°夾角，出水流道的頂板距離較小。如水泵直接與電機連接，低速電機的直徑大，不僅價格貴，而且尺寸大不能直接布置在流道的頂板上，所以必須採用齒輪減速箱傳動方式，以提高電機轉速、減小尺寸、方便布置。斜軸伸泵組總體布置見圖1。
圖1斜軸伸泵組總體布置圖
2齒輪減速箱的型式
齒輪減速箱的型式有多種，從傳動比要求、製造和運行經驗等各方面分析比較後，本泵站採用二級傳動的平行軸HG1210型圓柱齒輪減速箱。傳動比i=13.7，電機轉速1000r/min，其輸入和輸出軸線與水平面成15°傾斜布置，齒輪箱的輸入軸通過高速齒式聯軸器與電機相連，輸出軸通過低速齒式聯軸器與水泵相連。經過國際投標，該齒輪減速箱由杭州重型齒輪箱 工業 有限公司生產。
3潤滑油系統選擇
3.1潤滑方式的確定
3.1.1潤滑方式
齒輪箱的潤滑方式主要有油浴潤滑、循環潤滑以及離心潤滑、油霧潤滑等。
1）油浴潤滑也稱為油盆（池）潤滑，以齒輪箱作為油槽，齒輪浸在油中一定的深度，利用齒輪轉動帶動下部油盆的油進行接觸點的潤滑，潤滑油靠上下流動 自然 冷卻。這種方式簡單可靠，適用於速度不高的中小型齒輪箱。要使油從油盆帶到齒輪的嚙合點，須有一定的速度，所以齒輪的圓周速度要大於3m/s；但是齒輪的速度又不能太高，速度太高會使油甩離齒面而潤滑不良，同時也會增加攪拌的功率損失。一般，對圓柱齒輪傳動，圓周速度不超過12~15m/s。採用油浴潤滑的齒輪箱，要經常檢查油位高度，油麵過低不能帶動足夠的油上下流動，油麵過高增加攪動阻力，會使整個齒輪箱的運行溫度升高。油溫升高，將加速潤滑油的氧化變質。對於傾斜150布置的齒輪箱，油盆的油位高度難以控制，不適宜採用此種方式。
2）循環潤滑又稱強迫油外循環，油通過油泵壓送到齒輪箱，然後又流回油箱，如此不斷地循環，適用於圓周速度大於12~15m/s、功率較大的圓柱齒輪傳動。循環潤滑主要有兩種型式，一種是齒輪箱外帶油泵、管路、冷卻盤管或風扇等設備，進行潤滑油的外循環和冷卻；第二種是利用外部稀油站進行強迫外循環，並通過稀油站上的冷卻器等附件進行冷卻和過濾。
3）離心潤滑方式是在齒輪輪齒底鑽若干個小孔，利用齒輪旋轉時離心力作用，把油從小孔甩出，供給接觸的齒面，油在離心力作用下有連續沖洗冷卻的效果。離心潤滑的功率損失和對振動的緩衝效果，都比其它潤滑方式好，但是在齒輪底鑽小孔加工製造上很麻煩，同時齒輪也複雜，另外還需要一套供油設施，所以除轉速較高，又要確保安全運行的重要大型齒輪外，一般不採用這種 方法 。
4）油霧潤滑方式是最近 發展 的一種新型高效潤滑方式。油霧潤滑裝置以壓縮空氣作為動力，使油液霧化，產生一種像煙霧狀的、粒徑在2微米以下的乾燥煙霧，然後經管道、「凝縮嘴」，使油霧變成大的、濕潤的油粒子，再輸送到潤滑部位。其優點是油霧隨壓縮空氣彌散，可以供油量少而獲得良好而均勻的潤滑效果，並能通過高速、均勻的壓縮空氣帶走大量的熱量，降低工作溫度；缺點是在排出的壓縮空氣中，含有少量的懸浮油粒，對操作人員不利，污染環境，同時必須設一套壓縮空氣系統，系統很複雜。因此，本泵站不考慮採用該潤滑方式。
3.1.2潤滑方法選擇
根據齒輪箱設計要求，熱功率低於許用熱功率的一般採用油浴潤滑、自然冷卻；當熱功率較大時，須採用循環潤滑、強製冷卻的方式。
要確定潤滑方法，首先 計算 齒輪箱的熱功率。齒輪箱的許用熱功率是指在環境溫度20℃、每小時100%連續運行和功率利用率100%的條件下的熱功率。
齒輪箱許用熱功率PG=PS/（1-η）=K*S*Δt/（1-η），式中K為傳熱係數，10.4W/（m2*℃）；S為齒輪箱散熱面積，太浦河泵站的齒輪減速箱為～12m2；Δt為齒輪箱與環境溫度差，取25℃；η為齒輪箱效率，二級齒輪箱傳動≥96%；故計算的許用熱功率PG=78kW。
齒輪箱計算熱功率PCt=P2KTKWKP，式中，P2為傳遞功率，太浦河泵站為1600kW；KT為環境溫度係數，約1.1；KW為運轉周期係數，約1.0；KP為功率利用率係數，約1.0，故計算熱功率PCt=1760kW，遠大於許用熱功率，所以油浴潤滑、自然冷卻不能滿足散熱要求，必須採用循環潤滑方式。
第一種循環潤滑方式，齒輪箱外的循環裝置所需的尺寸較大，並且如此布置泵房內顯得不美觀。如增加油的過濾，增加設備後所需的外形將更大，因此，不宜採用此種布置方式。
第二種循環潤滑方式，利用低位油箱接受回油、返回到稀油站後進行冷卻、過濾，通過油泵加壓後到齒輪箱內的噴油口，對所需的潤滑冷卻點進行噴油。
3.2潤滑油要求
齒輪箱採用N220型中負荷極壓工業齒輪油潤滑，供油壓力0.15~0.25Mpa、油量125L/min、溫度25~43℃。根據設備運行要求，當供油壓力下降到0.15Mpa時，發出報警信號；下降到0.10Mpa時，發出停機信號。供油溫度低於25℃時，對潤滑油加熱；供油溫度高於45℃時，對潤滑油進行冷卻；供油溫度高於65℃時，發出停機信號。
3.3稀油站設備選擇
由於太浦河泵站的齒輪減速箱傳遞功率較大，需利用稀油站進行強迫外循環，採用一台泵組配一個稀油站和回油箱的單元潤滑冷卻方式，整個泵站共設6台稀油站、6台回油箱。除齒輪減速箱外，單元潤滑冷卻系統還供水泵的軸承用油（油量18 l/min）。
採用XHZ—150P型極壓油稀油站，設計供油壓力0.4MPa，設計供油量≥150L/min，油箱有效容積4.0m3；回油箱為RHZ-160型，有效容積0.68m3，配有兩台齒輪油泵，油壓0.4MPa，油量160L/min。
稀油站設有加壓、過濾、冷卻、加熱等所需的設備。
1）油泵：二台互為備用的供油泵選用三螺杆油泵，該種油泵噪音低、運行效率高，流量揚程曲線平坦，適應流量變化大、揚程變幅小的場合。
2）過濾：稀油站有多道過濾裝置，過濾精度可達80μm，在稀油站的進油口設有磁性過濾器，能吸附回油中的細小鐵磁物質；油箱內用不鏽鋼金屬濾網分成二個區域，保證油泵吸口處的油質；箱體上部的雙筒網式壓力油過濾器過濾精度高，並有二組互為備用的不鏽鋼濾芯，方便更換。
3）冷卻：冷卻器採用列管式油冷卻器，換熱管選用導熱性能好的紫銅材料，管內壁是精加工的光滑面，外壁加工採用切削——擠壓技術，是一種金屬切削和塑性成形相結合的無切屑復合工藝新技術，形成的表面每個肋片從頂端到中心的部分構成V性粗鋸齒形狀，使之具有更高的凝液滴能力、熱阻小，具有更高的換熱係數。與光管相比，在相同的工作條件下，其表面積增加4倍以上，提高熱效率30~40%。根據冷卻要求，兩組冷卻器串聯。
4）其它：稀油站內還設有電加熱器、油位顯示計、安全閥、進人孔、空氣濾清器以及排油口等。
關鍵詞：齒輪減速箱 潤滑油系統 稀油站
1泵組特點
太浦河泵站的設計凈揚程1.39m，單泵設計流量50m3/s，裝有6台套斜15°軸伸式水泵，葉輪直徑4.1m，轉速73r/min，異步電機功率1600kW。該水泵具有揚程特低、單泵流量大、葉輪直徑大、轉速低的特點，水泵流道從進口到出口有二個小轉彎，水泵軸線與水平面呈15°夾角，出水流道的頂板距離較小。如水泵直接與電機連接，低速電機的直徑大，不僅價格貴，而且尺寸大不能直接布置在流道的頂板上，所以必須採用齒輪減速箱傳動方式，以提高電機轉速、減小尺寸、方便布置。斜軸伸泵組總體布置見圖1。
圖1斜軸伸泵組總體布置圖
2齒輪減速箱的型式
齒輪減速箱的型式有多種，從傳動比要求、製造和運行經驗等各方面分析比較後，本泵站採用二級傳動的平行軸HG1210型圓柱齒輪減速箱。傳動比i=13.7，電機轉速1000r/min，其輸入和輸出軸線與水平面成15°傾斜布置，齒輪箱的輸入軸通過高速齒式聯軸器與電機相連，輸出軸通過低速齒式聯軸器與水泵相連。經過國際投標，該齒輪減速箱由杭州重型齒輪箱 工業 有限公司生產。
3潤滑油系統選擇
3.1潤滑方式的確定
3.1.1潤滑方式
齒輪箱的潤滑方式主要有油浴潤滑、循環潤滑以及離心潤滑、油霧潤滑等。
1）油浴潤滑也稱為油盆（池）潤滑，以齒輪箱作為油槽，齒輪浸在油中一定的深度，利用齒輪轉動帶動下部油盆的油進行接觸點的潤滑，潤滑油靠上下流動 自然 冷卻。這種方式簡單可靠，適用於速度不高的中小型齒輪箱。要使油從油盆帶到齒輪的嚙合點，須有一定的速度，所以齒輪的圓周速度要大於3m/s；但是齒輪的速度又不能太高，速度太高會使油甩離齒面而潤滑不良，同時也會增加攪拌的功率損失。一般，對圓柱齒輪傳動，圓周速度不超過12~15m/s。採用油浴潤滑的齒輪箱，要經常檢查油位高度，油麵過低不能帶動足夠的油上下流動，油麵過高增加攪動阻力，會使整個齒輪箱的運行溫度升高。油溫升高，將加速潤滑油的氧化變質。對於傾斜150布置的齒輪箱，油盆的油位高度難以控制，不適宜採用此種方式。
2）循環潤滑又稱強迫油外循環，油通過油泵壓送到齒輪箱，然後又流回油箱，如此不斷地循環，適用於圓周速度大於12~15m/s、功率較大的圓柱齒輪傳動。循環潤滑主要有兩種型式，一種是齒輪箱外帶油泵、管路、冷卻盤管或風扇等設備，進行潤滑油的外循環和冷卻；第二種是利用外部稀油站進行強迫外循環，並通過稀油站上的冷卻器等附件進行冷卻和過濾。
3）離心潤滑方式是在齒輪輪齒底鑽若干個小孔，利用齒輪旋轉時離心力作用，把油從小孔甩出，供給接觸的齒面，油在離心力作用下有連續沖洗冷卻的效果。離心潤滑的功率損失和對振動的緩衝效果，都比其它潤滑方式好，但是在齒輪底鑽小孔加工製造上很麻煩，同時齒輪也複雜，另外還需要一套供油設施，所以除轉速較高，又要確保安全運行的重要大型齒輪外，一般不採用這種 方法 。
4）油霧潤滑方式是最近 發展 的一種新型高效潤滑方式。油霧潤滑裝置以壓縮空氣作為動力，使油液霧化，產生一種像煙霧狀的、粒徑在2微米以下的乾燥煙霧，然後經管道、「凝縮嘴」，使油霧變成大的、濕潤的油粒子，再輸送到潤滑部位。其優點是油霧隨壓縮空氣彌散，可以供油量少而獲得良好而均勻的潤滑效果，並能通過高速、均勻的壓縮空氣帶走大量的熱量，降低工作溫度；缺點是在排出的壓縮空氣中，含有少量的懸浮油粒，對操作人員不利，污染環境，同時必須設一套壓縮空氣系統，系統很複雜。因此，本泵站不考慮採用該潤滑方式。
3.1.2潤滑方法選擇
根據齒輪箱設計要求，熱功率低於許用熱功率的一般採用油浴潤滑、自然冷卻；當熱功率較大時，須採用循環潤滑、強製冷卻的方式。
要確定潤滑方法，首先 計算 齒輪箱的熱功率。齒輪箱的許用熱功率是指在環境溫度20℃、每小時100%連續運行和功率利用率100%的條件下的熱功率。
齒輪箱許用熱功率PG=PS/（1-η）=K*S*Δt/（1-η），式中K為傳熱係數，10.4W/（m2*℃）；S為齒輪箱散熱面積，太浦河泵站的齒輪減速箱為～12m2；Δt為齒輪箱與環境溫度差，取25℃；η為齒輪箱效率，二級齒輪箱傳動≥96%；故計算的許用熱功率PG=78kW。
齒輪箱計算熱功率PCt=P2KTKWKP，式中，P2為傳遞功率，太浦河泵站為1600kW；KT為環境溫度係數，約1.1；KW為運轉周期係數，約1.0；KP為功率利用率係數，約1.0，故計算熱功率PCt=1760kW，遠大於許用熱功率，所以油浴潤滑、自然冷卻不能滿足散熱要求，必須採用循環潤滑方式。
第一種循環潤滑方式，齒輪箱外的循環裝置所需的尺寸較大，並且如此布置泵房內顯得不美觀。如增加油的過濾，增加設備後所需的外形將更大，因此，不宜採用此種布置方式。
第二種循環潤滑方式，利用低位油箱接受回油、返回到稀油站後進行冷卻、過濾，通過油泵加壓後到齒輪箱內的噴油口，對所需的潤滑冷卻點進行噴油。
3.2潤滑油要求
齒輪箱採用N220型中負荷極壓工業齒輪油潤滑，供油壓力0.15~0.25Mpa、油量125L/min、溫度25~43℃。根據設備運行要求，當供油壓力下降到0.15Mpa時，發出報警信號；下降到0.10Mpa時，發出停機信號。供油溫度低於25℃時，對潤滑油加熱；供油溫度高於45℃時，對潤滑油進行冷卻；供油溫度高於65℃時，發出停機信號。
3.3稀油站設備選擇
由於太浦河泵站的齒輪減速箱傳遞功率較大，需利用稀油站進行強迫外循環，採用一台泵組配一個稀油站和回油箱的單元潤滑冷卻方式，整個泵站共設6台稀油站、6台回油箱。除齒輪減速箱外，單元潤滑冷卻系統還供水泵的軸承用油（油量18 l/min）。
採用XHZ—150P型極壓油稀油站，設計供油壓力0.4MPa，設計供油量≥150L/min，油箱有效容積4.0m3；回油箱為RHZ-160型，有效容積0.68m3，配有兩台齒輪油泵，油壓0.4MPa，油量160L/min。
稀油站設有加壓、過濾、冷卻、加熱等所需的設備。
1）油泵：二台互為備用的供油泵選用三螺杆油泵，該種油泵噪音低、運行效率高，流量揚程曲線平坦，適應流量變化大、揚程變幅小的場合。
2）過濾：稀油站有多道過濾裝置，過濾精度可達80μm，在稀油站的進油口設有磁性過濾器，能吸附回油中的細小鐵磁物質；油箱內用不鏽鋼金屬濾網分成二個區域，保證油泵吸口處的油質；箱體上部的雙筒網式壓力油過濾器過濾精度高，並有二組互為備用的不鏽鋼濾芯，方便更換。
3）冷卻：冷卻器採用列管式油冷卻器，換熱管選用導熱性能好的紫銅材料，管內壁是精加工的光滑面，外壁加工採用切削——擠壓技術，是一種金屬切削和塑性成形相結合的無切屑復合工藝新技術，形成的表面每個肋片從頂端到中心的部分構成V性粗鋸齒形狀，使之具有更高的凝液滴能力、熱阻小，具有更高的換熱係數。與光管相比，在相同的工作條件下，其表面積增加4倍以上，提高熱效率30~40%。根據冷卻要求，兩組冷卻器串聯。
4）其它：稀油站內還設有電加熱器、油位顯示計、安全閥、進人孔、空氣濾清器以及排油口等。
收藏